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AC/DC

非隔離型降壓轉換器的設計案例

主要零件的選型:電流檢測電阻 R1

本文是“主要零件的選型”的第三篇文章。在案例電路中,需要以限制開關電流為主要目的的電流檢測電阻。電流檢測電阻的選型與上一篇“電感 L1”有著密切的關係。

電流檢測電阻:R1

右側電路圖為案例摘錄。從內建MOSFET的源極到輸出之間電路中串聯了電流檢測電阻R1。R1用來限制開關電流,保護電路免受輸出超載影響,同時還用於電流模式控制的斜率補償。

眾所周知,斜率補償是用來解決電流模式降壓轉換器的次諧波(Sub-harmonic)振盪的措施和方法。近年來大多數電流模式降壓轉換器均搭載了斜率補償電路,利用電阻等很少的外接器件即可實現補償。這種電路中所使用的電源IC BM2P094F也同樣採用了R1。

A4_6_L1

次諧波振盪是以振盪頻率的整數倍為週期進行振盪的現象,在連續模式狀態下當占空比達到50%以上時就有可能發生。

電流檢測電阻R1的計算

電流檢測電阻 R1利用以下公式進行計算。在該計算中,需要上一篇“電感 L1”的計算中使用過的幾個公式和值。另外還需要電源IC BM2P094F特有的過電流限制特性的相關資訊。下面已經在計算公式中代入了相應的數值並求解。

A4_6_f1
A4_6_vlim

接下來對各個項進行說明。R1是該IC內部的過電流限制電壓 Vcs_limit除以電感峰值電流 IL(Ip)後的值。展開Vcs_limit,Vcs的基數是0.4V,是增加了過電流檢測後與某個延遲時間成正比的電壓上升量後的值。右上圖摘自IC的技術規格書,從圖中可以看出,延遲時間1µs的CS_limit電壓增加20mV。所以,在上述計算公式的分子中,“0.4V”為基數電壓,“20mV/µs”為増加率。基於過電流檢測的延遲時間,使用開關導通時間的最大值ton(max)。

ton(max)在上次計算電感值時已利用以下公式求出。

     

分母電感峰值電流IL也一樣使用上次求出的最大輸出電流 Iomax = 0.2A×1.2 = 0.24A、峰值電感電流 Ip = Iomax×2 = 0.48A 。

實際的計算是3.3×20mV = 66mV加上0.4V得0.466V再除以0.48A。根據歐姆定律,電阻值選擇0.97Ω(四捨五入後為1Ω)。

重點:

・求出案例電路所需的開關電流限制電阻R1。

・R1的計算需要電感 L1計算時的數值。


非絕緣型Buck轉換器設計例